如何将AXI VIP添加到Vivado工程中

 

 

在这篇新博文中，我们来聊一聊如何将 AXI VIP 添加到 Vivado 工程中，并对 AXI4-Lite 接口进行仿真。随后，我们将在仿真波形窗口中讲解用于AXI4-Lite 传输事务的信号。

 

使用 AXI VIP 作为 AXI4-Lite 主接口（教程）

1. 下载设计文件（本文后附）      

2. 打开 Vivado 2019.2。

3. 在 Tcl 控制台中，使用 cd 命令进入解压缩的目录 (cd AXI_Basics_3)

4. 在 Tcl 中，使用 source 命令执行tcl脚本(source./create_proj.tcl)

    

这将创建 1 个 Vivado 工程，其中附带包含 AXI GPIO IP 的块设计 (Block Design)。此 AXI GPIO IP 的通道 1作为外部输出接口，用于仿真到板载 LED 的连接，我们将尝试通过 AXI4-Lite 传输事务来开关此 LED；同时，此 IP 的通道 2作为外部输入接口，用于仿真到板载开关的连接，我们将尝试读取此开关的状态。

5.  将 AXI Verification IP (AXI VIP) 添加到设计中。 

6. 双击 AXI VIP 打开其配置 GUI，并修改以下参数：

1.  Interface mode：MASTER

2.  Protocol (MANUAL)：AXI4LITE

    

 

7. 将 AXI VIP 的 AXI4-Lite 主接口 (M_AXI) 连接到 AXI GPIO IP 的 AXI4-Lite 从接口 (S_AXI)，将 AXI VIP 的 aclk 和 aresetn 端口连接到块设计的输入

 

 

8. 打开“地址编辑器 (Address Editor)”选项卡（“窗口 (Window) > 地址编辑器 (Address Editor)”），然后单击“自动分配地址 (Auto Assign Address)”图标

 

 

9.确认此地址设置为 0x4000_0000

 

 

注：此处地址的上半部分无关紧要，因为 AXI GPIO 的 S_AXI 接口，其中仅有 9 个地址位连接到 AXI VIP

 

点击“验证块设计”图标。确保其中不存在任何严重警告或错误。然后保存块设计。现在，我们需要更新测试激励文件，以声明例化并控制 AXI VIP。为此，我们将按照（PG267（2019年 10 月 30 日v1.1））中“实用编码指南与示例”章节的内容来进行操作。

 

 

 

11. 从“源 (Sources)”窗口打开测试激励文件 AXI_GPIO_tb.sv

 

 

测试激励文件中已包含部分信号（例如，时钟和复位）的控制逻辑，并包含将 LED 状态输出至控制台的流程。

 

always @(posedge led_1)

begin

     $display("led 1 ON");

end

always @(negedge led_1)

begin

     $display("led 1 OFF");

end

在“实用编码指南与示例”中提到的第 1 步是在 SystemVerilog 测试激励中创建 1 个模块。此操作在此测试激励文件中已完成。

第 2 步是导入 2 个必需的包：axi_vip_pkg 和_pkg。

注：请使用以下 Tcl 命令来查找 VIP 实例的 ，以及对应于 AXI VIP 实例的输出。

随附的测试激励中假定 AXI 组件名称为 design_1_axi_vip_0_0（添加到 BD 的首个 AXI VIP 的默认名称）

 

 

get_ips *vip*

12. 在第 58 行附近添加以下行

 

//Step 2 - Import two required packages: axi_vip_pkg and _pkg.

import axi_vip_pkg::*;

import AXI_GPIO_Sim_axi_vip_0_0_pkg::*;

第3 步是声明VIP 主接口的代理(agent)

 

13. 在第 102 行附近添加以下行

 

// Step 3 - Declare the agent for the master VIP

AXI_GPIO_Sim_axi_vip_0_0_mst_t      master_agent;

第 4 步和第 5 步为创建新代理并将其启动。

 

14. 在第 107 行附近添加以下行

 

// Step 4 - Create a new agent

master_agent = new("master vip agent",UUT.AXI_GPIO_Sim_i.axi_vip_0.inst.IF);

 

// Step 5 - Start the agent

master_agent.start_master();

准备就绪，可以发送传输事务了。

发送 AXI4-Lite 传输事务其实很简单。

只需使用AXI4LITE_WRITE_BURST(addr,prot,data,resp) API 执行写传输事务，

使用AXI4LITE_READ_BURST(addr,prot,data,resp) API 执行读传输事务即可。

注：AXI VIP 的所有 API 都记录在 zip 文件中，您可从 china.xilinx.com 下载该文件。

（下载方法如下:

 

 

 

 

在本教程中，我们将尝试开关连接到 AXI GPIO 通道 1 的 LED_1，并读取连接到 AXI GPIO 通道 2 的 SWITCH_1 的状态。

通过查看 AXI GPIO IP 的寄存器映射（(PG144)的表 2-4）可知，我们必须在地址 0x0 执行写操作，在地址 0x8 执行读操作：

 

 

 

我们将从写操作开始，尝试切换 LED_1 的状态。

 

15. 添加以下代码以将 0x1 写入 AXI GPIO 寄存器 0x0，这样应可开启此 LED

 

//Send 0x1 to the AXI GPIO Data register 1

#500ns

addr = 0;

data = 1;

master_agent.AXI4LITE_WRITE_BURST(base_addr + addr,0,data,resp);

 

16. 添加以下代码以将 0x0 写入 AXI GPIO 寄存器 0x0，这样应可关闭此 LED

 

//Send 0x0 to the AXI GPIO Data register 1

#200ns

addr = 0;

data = 0;

master_agent.AXI4LITE_WRITE_BURST(base_addr + addr,0,data,resp);

下一步，我们将读取开关位置的每次变更，并向控制台显示开关状态。

 

17. 添加对应于读传输事务的以下代码：

 

// Switch in OFF position

switch_1 = 0;

// Read the AXI GPIO Data register 2

#200ns

addr = 8;

master_agent.AXI4LITE_READ_BURST(base_addr + addr,0,data,resp);

switch_state = data&1'h1;

if(switch_state == 0)

    $display("switch 1 OFF");

else

    $display("switch 1 ON");

    

// Switch in ON position

switch_1 = 1;

// Read the AXI GPIO Data register 2

#200ns

addr = 8;

master_agent.AXI4LITE_READ_BURST(base_addr + addr,0,data,resp);

switch_state = data&1'h1;

if(switch_state == 0)

    $display("switch 1 OFF");

else

    $display("switch 1 ON");

 

 

18. 启动仿真，并使其运行 3us。在 Tcl 控制台中，您应可看到该 LED 的开启和关闭，并可看到开关状态

现在，我们即可对     AXI4-Lite 接口上的传输事务进行分析

        

19. 在“范围 (Scope)”窗口中，选中位于“AXI_GPIO_tb > UUT >AXI_GPIO_Sim_i”下的 axi_vip_0

 

20. 在“对象 (Objects)”窗口中，右键单击 M_AXI 协议实例，然后单击“添加到波形窗口 (Add to Wave Window)”

 

21. 重新启动仿真，并运行 3us
这样在 AXI4-Lite 接口上将可看到 4 个传输事务：2 个写传输事务后接 2 个读传输事务

 

22.  展开 M_AXI 协议实例，查看各个通道

这样可以看到写传输事务中的各个步骤。首先，当 READY 和 VALID 信号在写地址通道上均处于高位（AWREADY 和 AWVALID）时，地址从主接口传输到从接口

 

随后，当 READY 和 VALID 信号在写通道上均处于高位（WREADY 和 WVALID）时，数据从主接口传输到从接口。

注：每个地址仅传输一个数据，因为在 AXI4-Lite 接口上不支持突发 (burst) 读写。

 

 

最后，当从接口在写响应通道上发送写响应（以表明写操作是否成功）时，写传输事务即告完成。当 READY 和 VALID 信号在写响应通道上均处于高位（BREADY 和 BVALID）时，响应从从接口传输到主接口

 

 

对于读传输事务，同样可执行此分析。首先，当 READY 和 VALID 信号在读地址通道上均处于高位（ARREADY 和 ARVALID）时，地址从主接口传输到从接口

 

 

随后，当 READY 和 VALID 信号在读通道上均处于高位（RREADY 和 RVALID）时，数据从从接口传输至主接口。

 

 

注：执行读传输事务期间，从接口也会发送读响应以指示读操作是否成功。

此响应将与读通道上的数据同时发送。

 

 

 

 

 

 

 

   

        往期精选      

   

 

　　审核编辑：汤梓红